專利名稱：一種納米晶復(fù)合NdFeB永磁合金及其提高磁性能的熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米晶復(fù)合NdFeB永磁合金及其提高磁性能的熱處理工藝，制備 磁性材料的熱處理工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
納米晶復(fù)合永磁合金是一種新型的永磁材料，它是由軟磁相與硬磁相在納米范圍 內(nèi)復(fù)合組成的永磁材料。納米晶復(fù)合永磁基本特點為①具有明顯的剩磁增強效應(yīng)，理論最 大磁能積也很高，它有可能取代NdFeB，而成為新一代永磁材料；②由于含有較多的軟磁相 α -Fe等，使稀土含量下降，因而原材料成本低；③該磁體的磁硬化機理為軟硬磁相之間的 交換耦合作用；④同第三代NdFeB永磁相比，磁體穩(wěn)定性，耐腐蝕性具有一定的提高?，F(xiàn)代 科學(xué)技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)正在向集成化、小型化、輕量化、智能化方向發(fā)展，具有潛在超高磁能 積的納米晶復(fù)合永磁材料必將在國民經(jīng)濟發(fā)展中有廣泛的應(yīng)用前景。納米晶復(fù)合永磁材料合金制備方法主要有熔體快淬法、機械合金法(MA)、氫化法 (HDDR)、磁控濺射法、氣體霧化法(GA)等。由于熔體快淬法，操作方便，工藝簡單，有利于工 業(yè)化生產(chǎn)，從而成為最重要的一種制備方法。在利用熔體快淬法得到納米復(fù)合永磁合金的 快淬薄帶后，要進行退火晶化處理以得到納米尺寸的晶粒，從而使得合金的軟硬磁性相之 間產(chǎn)生交換耦合作用，提高合金的磁性能。除了進行傳統(tǒng)的常規(guī)退火外，最近幾年還出現(xiàn)了 幾種新型的晶化處理工藝，如快速加熱退火、穩(wěn)恒磁場退火法。Fang等研究了快速退火工藝 (RTA)對于納米晶復(fù)合Nd2Fe14B/α-Fe合金系磁性能的影響，發(fā)現(xiàn)用極快的升溫速率(大于 6000C /min)將非晶薄帶升溫到硬磁相晶化溫度進行短時間保溫，并快速冷卻，硬軟磁相將 同時析出，RTA法適合于Nd2Fe14B/α-Fe型合金。磁場熱處理工藝是一種很有吸引力的方 法，它不僅可以細化晶粒，還可使晶粒，有一定的定向分布。對快淬Nd4Fe73.5Co3 (Hfh) B18.5 (χ =0,0. 5，1)，在400KA/m磁場中退火可使晶粒細化20%,Br和(BH)max提高10%。Gao研究 指出，經(jīng)過磁場熱處理，可以改善晶粒界面的的微結(jié)構(gòu)，加強兩相間的交換耦合作用。我們 利用熔體快淬法制得合金的快淬薄帶后，發(fā)展了利用高強度、低成本的脈沖磁場方法進行 退火，進一步提高了合金的綜合磁性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種納米晶復(fù)合NdFeB永磁合金及其提高磁性能的熱處理 工藝。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)手段來實現(xiàn)的。一種納米晶復(fù)合NdFeB永磁合金，其特征在于該合金的成分，以原子百分比計為Fe73 83%Nd6 12%Co3 9%
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GaO. 1 4%ZrO. 5 5%B4 ~ 9%上述納米晶復(fù)合NdFeB永磁合金的提高磁性能的熱處理工藝，其特征在于該方法 具有以下步驟a.將工業(yè)純金屬原料Fe、Nd、Co、Ga、Zr以及FeB合金，按納米晶復(fù)合NdFeB永磁 合金成分以原子百分比計為Fe73 83%、Nd6 12%、Co3 9%、GaO. 1 4%、ZrO. 5 5%和B4 9%進行配料，然后用真空非自耗電弧爐在氬氣保護下進行熔煉，熔煉電流密度 為100 250A/cm2，將熔煉合金翻身熔煉3 6次，得到合金紐扣錠；b.將紐扣錠破碎成3 5g的小塊料，裝入石英管內(nèi)，在電感應(yīng)真空快淬爐中制 成合金薄帶；石英管噴嘴直徑為0. 6 1. 2mm，噴嘴與輥面距離為5 10mm，氬氣壓力差為 0. 8 X IO5 1. 5 X IO5Pa,輥面線速度為 12 22m/s ；c.將上述快淬合金薄帶在200 400°C，真空度為3X10_3 5X10_3Pa條件下，在 合金的居里溫度附近進行外加脈沖磁場退火，退火時間為10 30min，外加脈沖磁場頻率 為0. 02 0. 05Hz，磁場強度為1 6T。本發(fā)明中所用的原料為純金屬Fe、Nd、Co、Ga、&以及FeB中間合金。本發(fā)明的合金具有納米尺寸的顯微結(jié)構(gòu)(其晶粒尺寸約20 50nm)和優(yōu)異的磁 性能。本發(fā)明的特點是1)新的合金配方，添加Ga和ττ能細化晶粒，增強軟、硬磁相的 交換耦合作用，提高合金的剩磁與矯頑力2)對納米晶復(fù)合永磁合金進行脈沖磁場退火，從 而使納米晶復(fù)合永磁合金的矯頑力和剩磁提高。3)通過把納米晶復(fù)合永磁合金加熱到合金 居里溫度附近，同時施加脈沖磁場進行退火，使合金的軟磁相和硬磁相的磁矩一致平行排 列，提高合金的矯頑力和剩磁，從而進一步改善納米晶復(fù)合永磁合金的最大磁能積。具有優(yōu)異綜合磁性能的納米晶復(fù)合永磁合金，可以廣泛用于汽車、通訊、醫(yī)療設(shè) 備、微型機電系統(tǒng)、計算機設(shè)備等領(lǐng)域的磁性器件。圖1為本發(fā)明的納米晶復(fù)合永磁合金在室溫下的退磁曲線圖，圖中比較了常規(guī)退 火和脈沖磁場退火的合金磁性能?？梢钥闯觯景l(fā)明的合金經(jīng)過常規(guī)退火后具有的矯頑 力為772kA/m，剩磁為0. 74T，而通過外加脈沖磁場退火的納米晶復(fù)合永磁合金的矯頑力為 802kA/m,剩磁為0. 81T。矯頑力和剩磁分別提高3. 88%和9. 45%。


圖1為本發(fā)明的納米晶復(fù)合永磁合金在室溫下的退磁曲線圖。
具體實施例方式現(xiàn)將本發(fā)明的實例具體敘述于后。實施例1本實施例的納米晶復(fù)合永磁合金的成分(原子百分比)為Fe77. 1%, Nd8. 5%, Co5%,GaO. 5%,Zr2. 7%和Β6· 2%。制備過程和步驟如下將工業(yè)純金屬原料Fe、Nd、Co、 Ga.Zr以及FeB合金按本實施例的納米晶復(fù)合永磁合金成分配制15克，然后用真空非自耗電弧爐在氬氣保護下進行熔煉，熔煉電流密度為180A/cm2，將合金翻身熔煉4次；將合金錠 破碎成3 6g的小塊，裝入石英管內(nèi)，在電感應(yīng)真空快淬爐中制成快淬合金薄帶，石英管噴 嘴直徑為0. 8mm，噴嘴與輥面距離為8mm，氬氣壓力差為1. 0 X IO5Pa,輥輪的線速度為16m/ s ；將上述快淬薄帶在30(TC，真空度為3X ICT3Pa條件下，進行脈沖磁場退火，退火時間為 18min，外加脈沖磁場頻率為0. 05Hz，磁場強度為5T，最后制得本發(fā)明的納米晶復(fù)合永磁合
金 ο 本實施例中所制得的納米晶復(fù)合永磁合金，經(jīng)過常規(guī)退火和外加脈沖磁場退火兩 種處理工藝。在室溫下，對兩種方法制備的納米晶復(fù)合永磁合金進行磁性能測量，其退磁曲 線見附圖1。從附圖中可看出本發(fā)明的納米晶復(fù)合永磁合金經(jīng)過外加脈沖磁場退火后，其矯 頑力和剩磁從常規(guī)退火時的772kA/m和0. 74T提高到802kA/m和0. 81T，矯頑力和剩磁分別 提高 3. 88%和 9. 45%。
權(quán)利要求
一種納米晶復(fù)合NdFeB永磁合金，其特征在于該合金的成分，以原子百分比計為Fe73～83％Nd6～12％Co3～9％Ga0.1～4％Zr0.5～5％B4～9％
2.一種用于權(quán)利要求1所述的納米晶復(fù)合NdFeB永磁合金的提高磁性能的熱處理工 藝，其特征在于該工藝具有以下步驟a.將工業(yè)純金屬原料Fe、Nd、Co、Ga、Zr以及FeB合金，按納米晶復(fù)合NdFeB永磁合金 成分以原子百分比計為Fe73 83%、Nd6 12%、Co3 9%、GaO. 1 4%、ZrO. 5 5% 和B4 9%進行配料，然后用真空非自耗電弧爐在氬氣保護下進行熔煉，熔煉電流密度為 100 250A/cm2，將熔煉合金翻身熔煉3 6次，得到合金紐扣錠；b.將熔煉好的紐扣錠破碎成3 6g的小塊料，裝入石英管內(nèi)，在電感應(yīng)真空快淬爐中 制成合金薄帶；石英管噴嘴直徑為0. 6 1. 2mm,噴嘴與輥面距離為5 10mm，氬氣壓力差 為0. 8 X IO5 1. 5 X IO5Pa,輥面線速度為12 22m/s ；c.將上述快淬合金薄帶在200 400°C，真空度為3X10_3 5 X 10_3Pa條件下，進行外 加脈沖磁場退火，退火時間為10 30min，外加脈沖磁場頻率為0. 02 0. 05Hz，磁場強度 為1 6T。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高納米晶復(fù)合NdFeB永磁合金磁性能的熱處理工藝。本發(fā)明的納米晶復(fù)合NdFeB永磁合金成分(原子百分含量)為Fe73～83％、Nd6～12％、Co3～9％、Ga0.1～4％、Zr0.5～5％和B4～9％。制備過程如下(1)按照合金成分配料，在氬氣保護下用真空電弧爐熔煉，并將母合金翻身熔煉數(shù)次；(2)在真空感應(yīng)甩帶爐中制的復(fù)合永磁合金的快淬薄帶。該工藝的特征是將NdFeB合金薄帶在外加脈沖磁場下進行真空退火，脈沖磁場頻率0.02～0.05Hz，磁場強度為1～6T，溫度為200～400℃，退火時間為10～30min。本發(fā)明的永磁合金經(jīng)脈沖磁場退火后綜合磁性能得到較大提高，剩磁和矯頑力與常規(guī)退火工藝相比，分別提高了3.88％和9.45％。
文檔編號H01F1/057GK101894645SQ201010215830
公開日2010年11月24日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者唐永軍, 徐暉, 楊麗萍, 滿華, 譚曉華, 陶雪云 申請人:上海大學(xué)